(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室（１）に燃料を噴射する燃料噴射装置（２）と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（３）と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ（４）と、タイマ（５）と、これらを制御する制御手段とを備えるエンジンの始動装置であって、前記制御手段は、エンジンスタータ作動時に前記エアヒータ（４）を作動し、エンジンスタータ作動時より第一設定時間（ｔ１）経過後に前記セルモータ（３）を作動し、このセルモータ（３）の作動時より第二設定時間（ｔ２）経過後に、該セルモータ（３）及び前記エアヒータ（４）を停止し、このセルモータ（３）及びエアヒータ（４）の停止時より第三設定時間（ｔ３）経過後に前記エアヒータ（４）を作動し、このエアヒータ（４）の作動時より第四設定時間（ｔ４）経過後に前記セルモータ（３）を作動し、このセルモータ（３）の作動時より第五設定時間（ｔ５）経過後に燃料を噴射するように制御し、該制御において、前記第二設定時間（ｔ２）の間、燃料無噴射のクランキングが行われた後、前記エアヒータ（４）への通電を停止し、前記エアヒータ（４）は、前記第三設定時間（ｔ３）の間停止し、前記第二設定時間（ｔ２）の間、燃料無噴射状態のクランキングが行われた後、前記第三設定時間（ｔ３）の間、前記セルモータ（３）及びエアヒータ（４）の両方を一旦無通電とすることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン始動装置において、前記第三設定時間（ｔ３）は、燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間（ｔ２）に対応して変化させることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジン始動装置において、前記第四設定時間（ｔ４）は、前記燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間（ｔ２）と、前記セルモータ（３）及びエアヒータ（４）の停止時間である第三設定時間（ｔ３）に依存して変化させることを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン始動方法及びエンジン始動装置に関し、詳細には、液体燃料が用いられるエンジンにおいて、低温時に用いて好適な、エンジン始動方法及びエンジン始動装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの低温始動時において、吸気経路に配置されるエアヒータが用いられ吸気温度が上げられている。すなわち、エンジンの始動前にエアヒータの温度（熱量）を上げて予熱（プリヒート）を行ってから、セルモータ（スタータ）を作動させてエンジンをクランキングして始動している。これにより、低温時におけるエンジンの始動性の向上が図られている。例えば、特許文献１においては、電子制御式燃料噴射装置の制御部を用い、エアヒータの出力制御を機関の始動状態に応じて行い、プリヒート時やアフターヒート時におけるエアヒータの出力や通電時間などを制御する技術が開示されている。これにより、エンジンの始動性の改善や制御装置のコスト低減が図られている。
【特許文献１】特許第２６１０４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
確かに、エアヒータを用いてエンジンの始動前に予熱を行い吸気温度を上げることで、エンジンの低温始動性を向上することができる。しかし、前記のとおり、エアヒータによる予熱が行われた後、セルモータへの通電が行われてクランキングが開始されるが、従来においては、このクランキングの開始（セルモータへの通電）と同時に燃焼室への燃料の噴射が行われていた。このため、次のような問題が生じていた。
【０００４】
すなわち、エアヒータによる予熱を行うことによって吸気温度を上昇させることはできるが、極低温時（例えば、−３０〜−１０℃）においては、エンジンの吸気ポートやシリンダやピストン等の温度も低く、エアヒータによる予熱開始からセルモータが作動するまでの過程では吸気ポート等の温度も充分上がりきらないため、セルモータの通電と同時に燃焼室内に燃料を噴射しても、燃焼しないこととなる。また、この燃料が蒸発する際の蒸発潜熱により、シリンダ及びピストンが冷却されることとなる。これらのことがエンジンの始動性の低下を招き、エンジンの始動限界温度（最低温度）が制限され、極低温時における始動が困難となっていた。さらに、未燃燃料がエミッション（白煙）となり、環境にも良くなかった。
【０００５】
また、極低温時において充分な吸気温度の上昇を得るために、エアヒータの通電時間を長くして吸気温度を上げるという方法が考えられるが、エアヒータには上限温度の制約があることからエアヒータによる予熱時間には限界があり、それを超えると、エアヒータの温度が限界値を超えてエアヒータエレメントが焼損する事もあり得る。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、始動限界温度（最低温度）を改善することができ、極低温時においても、良好な始動性が得られるとともに、エミッションの低減を図ることができるエンジン始動方法及びエンジン始動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
請求項１においては、燃焼室（１）に燃料を噴射する燃料噴射装置（２）と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（３）と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ（４）と、タイマ（５）と、これらを制御する制御手段とを備えるエンジンの始動装置であって、前記制御手段は、エンジンスタータ作動時に前記エアヒータ（４）を作動し、エンジンスタータ作動時より第一設定時間（ｔ１）経過後に前記セルモータ（３）を作動し、このセルモータ（３）の作動時より第二設定時間（ｔ２）経過後に、該セルモータ（３）及び前記エアヒータ（４）を停止し、このセルモータ（３）及びエアヒータ（４）の停止時より第三設定時間（ｔ３）経過後に前記エアヒータ（４）を作動し、このエアヒータ（４）の作動時より第四設定時間（ｔ４）経過後に前記セルモータ（３）を作動し、このセルモータ（３）の作動時より第五設定時間（ｔ５）経過後に燃料を噴射するように制御し、該制御において、前記第二設定時間（ｔ２）の間、燃料無噴射のクランキングが行われた後、前記エアヒータ（４）への通電を停止し、前記エアヒータ（４）は、前記第三設定時間（ｔ３）の間停止し、前記第二設定時間（ｔ２）の間、燃料無噴射状態のクランキングが行われた後、前記第三設定時間（ｔ３）の間、前記セルモータ（３）及びエアヒータ（４）の両方を一旦無通電とするものである。
【０００９】
請求項２においては、請求項１記載のエンジン始動装置において、前記第三設定時間（ｔ３）は、燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間（ｔ２）に対応して変化させるものである。
【００１０】
請求項３においては、請求項２記載のエンジン始動装置において、前記第四設定時間（ｔ４）は、前記燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間（ｔ２）と、前記セルモータ（３）及びエアヒータ（４）の停止時間である第三設定時間（ｔ３）に依存して変化させるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、燃焼室（１）に燃料を噴射する燃料噴射装置（２）と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（３）と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ（４）と、タイマ（５）と、これらを制御する制御手段とを備えるエンジンの始動装置であって、前記制御手段は、エンジンスタータ作動時に前記エアヒータ（４）を作動し、エンジンスタータ作動時より第一設定時間（ｔ１）経過後に前記セルモータ（３）を作動し、このセルモータ（３）の作動時より第二設定時間（ｔ２）経過後に、該セルモータ（３）及び前記エアヒータ（４）を停止し、このセルモータ（３）及びエアヒータ（４）の停止時より第三設定時間（ｔ３）経過後に前記エアヒータ（４）を作動し、このエアヒータ（４）の作動時より第四設定時間（ｔ４）経過後に前記セルモータ（３）を作動し、このセルモータ（３）の作動時より第五設定時間（ｔ５）経過後に燃料を噴射するように制御し、該制御において、前記第二設定時間（ｔ２）の間、燃料無噴射のクランキングが行われた後、前記エアヒータ（４）への通電を停止し、前記エアヒータ（４）は、前記第三設定時間（ｔ３）の間停止し、前記第二設定時間（ｔ２）の間、燃料無噴射状態のクランキングが行われた後、前記第三設定時間（ｔ３）の間、前記セルモータ（３）及びエアヒータ（４）の両方を一旦無通電とするので、エアヒータによる予熱や燃料無噴射のクランキングにより吸気温度が十分に高まった状態で燃焼室内への燃料噴射が開始されるので、エンジンが始動可能な最低温度を従来よりも低くすることができ、極低温時におけるエンジン始動性を向上することができる。
【００１３】
また、燃焼しない未燃燃料を少なくすることができることから、エミッションの低減を図ることができる。
【００１４】
また、エアヒータが連続して吸気に与えることができる熱量は、その上限温度（許容温度）の制約から自ずと限定されることとなるが、エアヒータから得られる熱量をその許容温度を超えることなく大幅に増やすことができる。これにより、バッテリの有効利用及びバッテリの長寿命化を図ることができる。
【００１５】
さらに、燃焼室内へ燃料噴射開始するまでの時間を変更することにより、的確な噴射時期によるより良好な始動性が得られエミッションの低減を図ることができる。
【００１６】
請求項２においては、請求項１記載のエンジン始動装置において、前記第三設定時間（ｔ３）は、燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間（ｔ２）に対応して変化させるので、エンジンの温度状況に即した正確なエンジン始動制御を行うことが可能となる。
【００１７】
すなわち、セルモータ及びエアヒータの作動・停止時間となる各設定時間が、燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間（ｔ２）に対応して変化されることとなるので、エンジンの温度状況に即して的確なタイミングで予熱、クランキング及び燃料噴射を行うことが可能となり、エンジン始動までに不要な時間をかけることなく良好な始動性が得られるとともに、未燃燃料によるエミッションをより低減することができる。
【００１８】
請求項３においては、請求項１記載のエンジン始動装置において、前記第四設定時間（ｔ４）は、前記燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間（ｔ２）と、前記セルモータ（３）及びエアヒータ（４）の停止時間である第三設定時間（ｔ３）に依存して変化させるので、エンジンの温度状況に即した正確なエンジン始動制御を行うことが可能となる。
【００１９】
すなわち、セルモータ及びエアヒータの作動・停止時間となる各設定時間が、前記燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間（ｔ２）と、前記セルモータ（３）及びエアヒータ（４）の停止時間である第三設定時間（ｔ３）に依存して変化させるので、エンジンの温度状況に即して的確なタイミングで予熱、クランキング及び燃料噴射を行うことが可能となり、エンジン始動までに不要な時間をかけることなく良好な始動性が得られるとともに、未燃燃料によるエミッションをより低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
まず、本発明に係るエンジン始動装置の概略構成について、図１を用いて説明する。
【００２２】
本発明に係るエンジン始動装置は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の液体燃料が用いられるエンジンに用いられるものであり、燃焼室１に燃料を噴射する燃料噴射装置２と、エンジンをクランキングさせるセルモータ（スタータ）３と、吸気通路に設けられ吸気温度を上昇させるエアヒータ４と、タイマ５と、これらを制御する制御手段としてのＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６とを備えている。なお、以下の説明においては、本発明に係るエンジンとしてディーゼルエンジンを例に説明する。
【００２３】
燃焼室１は、エンジンのシリンダブロック内に収納されるシリンダ７内において、シリンダヘッド８とピストン９とによって形成される。すなわち、シリンダヘッド８は、シリンダブロックの一側に取り付けられるとともにシリンダ７の一端側を覆い、ピストン９は、シリンダ７内に摺動可能に内嵌されており、シリンダヘッド８の一側面と、ピストン９のピストンヘッドとによってシリンダ７内に燃焼室１が形成される。ピストン９は、シリンダブロック内に支承されるクランク軸（図示略）とコンロッド１０を介して連結されており、前記クランク軸の回転によりシリンダ７内を往復摺動する。
【００２４】
また、シリンダヘッド８には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が形成されており、これら各ポート１１・１２と燃焼室１との連通を開閉する吸気弁１３及び排気弁１４が設けられている。これら吸気弁１３及び排気弁１４は、シリンダヘッド８の上方などに形成される弁腕室内に設けられる動弁機構により作動される。吸気ポート１１は、シリンダヘッド８の一側に取り付けられる吸気マニホールド１５と連通しており、燃焼室１への吸気経路が構成されている。この吸気経路に前記エアヒータ４が設けられており、その上流側にはエアフィルタ１７が設けられている。一方、排気ポート１２は、シリンダヘッド８の他側に取り付けられる排気マニホールド１６と連通しており、燃焼室１からの排気経路が構成されている。この排気経路には図示せぬマフラー等が設けられる。吸気経路に設けられるエアヒータ４は、リレーを介して図示せぬバッテリからの電力供給を受けるとともにＥＣＵ６と接続されており、該ＥＣＵ６によりエアヒータ４の作動（通電）が制御される。
【００２５】
燃料噴射装置２は、シリンダブロックに付設される等して設けられる燃料噴射ポンプや、燃焼室１に臨ませて設けられる燃料噴射弁（共に図示略）等を備える周知の構成のものであり、燃料噴射ポンプにより燃料タンク等から供給される燃料が、燃料噴射弁を介して燃焼室１へと所定のタイミングで所定量噴射される。燃料噴射装置２はＥＣＵ６と接続されており、その燃焼室１内への噴射タイミングはＥＣＵ６により制御される。
【００２６】
セルモータ３は、例えばシリンダブロックに付設され、リレーを介して図示せぬバッテリからの電力供給を受けるとともにＥＣＵ６と接続されており、該ＥＣＵ６によりセルモータ３の作動（通電）が制御される。バッテリからの通電によりセルモータ３を作動させることにより、エンジンのクランキングが行われる。
【００２７】
ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成されるコンピュータを備える周知の制御ユニットである。前記タイマ５は、ＥＣＵ６に内蔵されており、このタイマ５により時間が計測され、ＥＣＵ６に接続される燃料噴射装置２、セルモータ３及びエアヒータ４の作動の時間的な制御が行われる構成となっている。なお、タイマ５は、ＥＣＵ６と別体に設ける構成であってもよい。
【００２８】
本発明に係るエンジン始動装置には、吸気通路に吸気温度を検出する吸気温度検出手段としての吸気温度センサ２１が設けられている。吸気温度センサ２１は、ＥＣＵ６と接続されており、この吸気温度センサ２１により検出される吸気温度がＥＣＵ６により検知される構成となっている。なお、図１においては、吸気温度センサ２１が吸気マニホールド１５内に配置された状態を示しているが、例えば、吸気温度センサ２１を吸気ポート１１内などに配置してもよく、吸気温度センサ２１の配置位置は、吸気通路におけるエアヒータ４の下流側であれば特に限定されない。また、吸気温度センサ２１を吸気通路において複数設けてもよい。
【００２９】
また、本発明に係るエンジンには、冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段としての水温センサ１８及び潤滑油温度を検出する潤滑油温度検出手段としての油温センサ１９（以下、まとめて「温度センサ２０」ともいう。）が設けられている。すなわち、水温センサ１８及び油温センサ１９は、それぞれＥＣＵ６と接続されており、水温センサ１８により検出される冷却水温度がＥＣＵ６により検知され、油温センサ１９により検出される潤滑油温度がＥＣＵ６により検知される構成となっている。
【００３０】
以上のような構成におけるエンジン始動制御の構成例について説明する。低温時では、まず、キースイッチのキー操作あるいはボタンスイッチのボタン操作等によりエンジンスタータを作動させることで、エアヒータ４が作動して予熱が行われ、その後、セルモータ３によるエンジンのクランキング及び燃料噴射装置２による燃焼室１内への燃料噴射が行われるが、本発明に係るエンジン始動制御では、極低温時（例えば、−３０〜−１０℃）においては、クランキング開始から所定時間の間、燃焼室１内への燃料噴射を行わないように制御する。そして、そのクランキング開始から燃料噴射までの所定時間は、吸気通路に設けられる吸気温度センサ２１により検出される吸気温度に基づいて制御する。
【００３１】
すなわち、エンジンスタータ作動時にエアヒータ４を作動し、エンジンスタータ作動時より設定時間ｓ１経過後にセルモータ３を作動し、このセルモータ３作動後、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度が設定温度（以下、「設定吸気温度Ｔｉ」とする。）を超えるまで燃料を噴射しないように制御する。
【００３２】
構成例に係るエンジン始動制御について図２及び図３を用いて説明する。図２はエンジン始動時のタイムチャートであり、図３はエンジン始動時の各部温度を示すグラフである。図３において、グラフ（イ）はエアヒータ４の温度の時間変化を、グラフ（ロ）は吸気温度の時間変化を、グラフ（ハ）はエンジン回転数の時間変化をそれぞれ表す。低温時では、まず、前記のとおりキー操作等によりエアヒータ４を作動（ＯＮ）する（時間ｔ＝０）。これにより、時間の経過とともにエアヒータ４の温度は上昇する。そして、設定時間ｓ１の間予熱を行った後、セルモータ３を作動（ＯＮ）させクランキングを開始する。ここで、極低温時の場合、クランキング開始と同時には、燃料噴射装置２による燃焼室１への燃料の噴射は行わないこととする。
【００３３】
クランキングが開始されると、クランク軸の回転にともなってピストン９が往復動を開始し、燃焼室１への吸気及び燃焼室１からの排気が行われる。すなわち、燃焼室１への吸気が行われる際は、吸気弁１３が開いて排気弁１４が閉じた状態となり、エアフィルタ１７を介して吸気経路に取り込まれる空気（吸気）は、エアヒータ４により加熱されるとともに吸気マニホールド１５及び吸気ポート１１を介して燃焼室１内に吸入される。一方、燃焼室１からの排気が行われる際は、吸気弁１３が閉じて排気弁１４が開いた状態となり、ピストン９により圧縮された後の排気が排気ポート１２及び排気マニホールド１６を介して排出される。極低温時において、燃焼室１内への燃料噴射をともなわないクランキングが開始されると、吸気経路におけるエアヒータ４と吸気との熱交換により、時間の経過とともにエアヒータ４の温度は下降して吸気温度は上昇する（グラフ（イ）及び（ロ）参照）。
【００３４】
そして、クランキング開始から時間ｓ２経過後、燃焼室１内への燃料噴射を開始し（ＯＮとし）、燃料噴射装置２による燃料噴射を行う。つまり、極低温時においては、クランキング開始から時間ｓ２の間は、燃焼室１内に燃料を噴射しない状態でクランキングを行い、前述のような吸・排気のみが行われる。ここで、時間ｓ２は、吸気温度の上昇時間に即して変更される。すなわち、クランキング開始後、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度が、前記設定吸気温度Ｔｉに達した時点で、燃焼室１内への燃料噴射が開始される（グラフ（ロ）点Ａ参照）。この設定吸気温度Ｔｉは、ＥＣＵ６にて予め設定される（例えば、Ｔｉ＝１０℃）。
【００３５】
燃焼室１内への燃料噴射が開始されると、クランキングが開始されてから上昇していた吸気温度が、ピストン９による圧縮によって燃焼可能な温度まで上昇した時点で、燃焼室１内の空気温度が上昇して燃料に着火して燃焼し、クランキング状態のエンジンの回転が立ち上がり、エンジンが始動する（グラフ（ロ）及び（ハ）参照）。
【００３６】
エンジンの回転が立ち上がると、セルモータ３は停止（ＯＦＦ）され、このセルモータ３の停止時から設定時間ｓ３経過後にエアヒータ４が停止（ＯＦＦ）される。つまり、エンジン始動後に設定時間ｓ３の間エアヒータ４によるアフターヒートが行われた後、エアヒータ４が停止される。このアフターヒートによりエミッション（白煙）防止が図られる。エアヒータ４が停止した後は、エアヒータ４の温度が低下するとともに吸気温度も低下する（グラフ（イ）及び（ロ）参照）。なお、エンジンが作動している状態では燃料噴射装置２からの燃焼室１内への燃料噴射は継続される。
【００３７】
このように、エアヒータ４による予熱後にセルモータ３の作動によりクランキングを開始してから、時間ｓ２の間、燃焼室１内に燃料しないように制御することにより、極低温時において、未燃燃料の蒸発潜熱による冷却を回避することができ、エアヒータ４により温められた吸気により、吸気ポート１１、シリンダ７及びピストン９の温度を効果的に高めることができるので、極低温時におけるエンジン始動性を向上することができるとともに、エミッション（白煙）の低減を図ることができる。つまり、極低温時において、セルモータ３によるクランキング開始と同時に燃焼室１内への燃料噴射を開始させると、吸気ポート１１、シリンダ７及びピストン９の温度が低いうえに燃焼しない燃料の蒸発潜熱によって熱を奪われるので、燃焼室１内の温度が上がらないためエンジンの始動が困難となり、未燃燃料がエミッションとなって排出されることとなるが、前記のとおりクランキング開始から時間ｓ２経過後に燃料噴射を開始することにより、燃焼室１内の温度が高められた状態で燃料噴射が開始されることとなるので、始動限界温度（最低温度）を改善でき（極低温時でも始動が可能となり）、極低温時におけるエンジン始動性を向上することができる。また、燃焼しない未燃燃料を少なくすることができることから、エミッションの低減を図ることができる。
【００３８】
また、吸気通路に吸気温度センサ２１を設けることにより、正確な吸気温度を検出することができ、この吸気温度に基づいて、クランキング開始から燃焼室１内への燃料噴射開始までの時間ｓ２が制御されることから、吸気通路内の温度が十分に上昇してから的確な時期に燃料噴射を開始することが可能となり、良好な始動性を得ることができる。さらに、セルモータ３やエアヒータ４へ電力を供給するバッテリが劣化することにより、セルモータ３によるクランキング時間が長くなっても、それにともないエアヒータ４によって吸気温度が上昇するまでの時間も長くなるので、クランキング時間に合わせて時間ｓ２も長くなり、良好な始動性を確保することができる。
【００３９】
本構成例に係るエンジン始動制御においては、ユーザによるキー操作やボタン操作などによって行われる制御（手動スタート）と、ユーザによるエンジンの起動操作のみであとはＥＣＵ６により始動シーケンスが自動的に実行されて行われる制御や、発電機あるいは冷凍機など、ＥＣＵ６自体により始動が開始される制御（自動スタート）とがある。以下、それぞれの制御について説明する。
【００４０】
手動スタートの場合について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。手動スタートでは、まず、低温時であると判断したユーザによるキー操作やボタン操作によってエアヒータ４が作動され予熱が行われる。これにより、エアヒータ４が事前に温められる。このエアヒータ４作動時から設定時間ｓ１経過後に、ユーザによるキー操作などによって、ＥＣＵ６はセルモータ３を作動する（Ｓ１０）。これにより、エンジンのクランキングが開始される。つまり、手動スタートの制御においては、エアヒータ４作動開始時からクランキング開始時までの予熱時間である設定時間ｓ１は、ユーザによる手動操作によって制御される。
【００４１】
ＥＣＵ６は、セルモータ３を作動した後、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度が、設定吸気温度Ｔｉを上回ったか否かを判断する（Ｓ１１）。ここで、ＥＣＵ６が、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度が設定吸気温度Ｔｉを上回ったと判断した場合には、燃料噴射装置２により燃焼室１内への燃料噴射が開始される（Ｓ１２）。すなわち、ＥＣＵ６は、クランキングを開始してから、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度が設定吸気温度Ｔｉを上回るまで燃焼室１内への燃料噴射を行わないことにより、吸気ポート１１の温度が上昇するまで待機する。ここでのクランキング開始から吸気温度が設定吸気温度Ｔｉを上回るまでの時間が、前述した時間ｓ２となる。
【００４２】
前記ステップＳ１２における燃焼室１内への燃料噴射開始の後は、前述したように、クランキングが開始されてから上昇していた吸気温度が、ピストン９による圧縮によって燃焼可能な温度まで上昇した時点で、燃焼室１内の燃料と空気の混合気が着火して燃焼し、クランキング状態のエンジンの回転が立ち上がり、エンジンが始動してエンジンの起動が完了する（Ｓ１３）。
【００４３】
そして、エンジン起動完了後は、ＥＣＵ６は、設定時間ｓ３の間エアヒータ４への通電を継続してアフターヒートを行う（Ｓ１４）。つまり、ＥＣＵ６は、エンジン起動完了後、設定時間ｓ３経過後にエアヒータ４を停止する。ここで、設定時間ｓ３は、ＥＣＵ６に予め設定したり、温度センサ２０により検出されるエンジンの冷却水温度や潤滑油温度に応じて変更したりすることができる。
【００４４】
続いて、自動スタートの制御について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、前述した手動スタートの制御と重複する部分については説明を省略する。自動スタートでは、ユーザがモメンタリスイッチやトリガスイッチ等により構成される始動スイッチを操作してＥＣＵ６にエンジンの起動を知らせることにより、ＥＣＵ６によって始動シーケンスが自動的に実行されエンジンの始動制御が行われる。
【００４５】
自動スタートでは、ユーザにより前記始動スイッチが操作されると、ＥＣＵ６は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔを検知する（Ｓ２０）。ここで、エンジン温度Ｔは、水温センサ１８により検出される冷却水温度Ｔ１及び油温センサ１９により検出される潤滑油温度Ｔ２の少なくともいずれかによりＥＣＵ６が検知するエンジンの温度である。次に、ＥＣＵ６は、検知したエンジン温度Ｔに基づき、低温であるか否かの判断を行う（Ｓ２１）。ここでの判断は、水温センサ１８により検出される冷却水温度Ｔ１及び油温センサ１９により検出される潤滑油温度Ｔ２の少なくともいずれかに基づいて行われる。例えば、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔの比較対象として、低温状態の基準温度（例えば、１０℃）をＥＣＵ６に予め設定して記憶させておき、ＥＣＵ６が、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔが前記低温状態の基準温度よりも低いと判断した場合に、低温であると判断するようにする。
【００４６】
前記ステップＳ２１において、ＥＣＵ６が低温でないと判断した場合には、ＥＣＵ６はセルモータ３への通電を行い、セルモータ３を作動する（Ｓ２３）。一方、ステップＳ２１において、ＥＣＵ６が低温であると判断した場合には、ＥＣＵ６は、ステップＳ２３におけるセルモータ３の作動開始まで、エアヒータ４を作動し、設定時間ｓ１の間、エアヒータ４へ通電し予熱を行う（Ｓ２２）。
【００４７】
ステップＳ２２において、ＥＣＵ６は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔに応じて、設定時間ｓ１を変更する。すなわち、設定時間ｓ１は、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ１（Ｔ）に基づいて決定され、ＥＣＵ６は、この関数ｆ１（Ｔ）に基づき、冷却水温度Ｔ１及び潤滑油温度Ｔ２の少なくともいずれかにより設定時間ｓ１を計算するか、あるいは、予めＥＣＵ６に記憶される関数ｆ１（Ｔ）に基づいたエンジン温度Ｔと設定時間ｓ１との関係を示すマップ上から設定時間ｓ１を決定する。
【００４８】
ＥＣＵ６は、セルモータ３を作動した後、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度が、設定吸気温度Ｔｉを上回ったか否かを判断する（Ｓ２４）。ここで、ＥＣＵ６が、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度が設定吸気温度Ｔｉを上回ったと判断した場合には、燃料噴射装置２により燃焼室１内への燃料噴射が開始される（Ｓ２５）。
【００４９】
ステップＳ２５における燃焼室１内への燃料噴射開始の後は、前述したように、クランキングが開始されてから上昇していた吸気温度が、ピストン９による圧縮によって燃焼可能な温度まで上昇した時点で、燃焼室１内の燃料と空気の混合気が着火して燃焼し、クランキング状態のエンジンの回転が立ち上がり、エンジンが始動してエンジンの起動が完了する（Ｓ２６）。
【００５０】
そして、エンジン起動完了後は、ＥＣＵ６は、設定時間ｓ３の間エアヒータ４への通電を継続してアフターヒートを行う（Ｓ２７）。つまり、ＥＣＵ６は、エンジン起動完了後、設定時間ｓ３経過後にエアヒータ４を停止する。
【００５１】
この自動スタートの制御においては、ユーザによる始動スイッチの初期操作のみにより、予熱時間となる設定時間ｓ１を含むエンジンが始動するまでの一連の始動制御が自動シーケンスの実行により行われるので、極低温時においても、簡単な操作により良好なエンジン始動を行うことができる。これにより、ユーザストレスを低減することができる。また、このような制御を発電機や冷凍機などの駆動機関に適用して、自動的に始動することが可能となる。
【００５２】
次に、エンジン始動制御の実施例について説明する。本実施例では、ユーザによるエンジンの起動操作のみであとはＥＣＵ６により始動シーケンスが自動的に実行され、エアヒータ４、セルモータ３及び燃料噴射装置２の制御が行われる。
【００５３】
低温時では、まず、キースイッチのキー操作あるいはボタンスイッチのボタン操作等によりエンジンスタータを作動させることで、エアヒータ４が作動して予熱が行われ、その後、セルモータ３によるエンジンのクランキング及び燃料噴射装置２による燃焼室１内への燃料噴射が行われるが、本実施例に係るエンジン始動制御では、低温時の場合、まず、エアヒータ４により予熱を行ってから、燃料無噴射で（燃焼室１内に燃料を噴射することなく）所定時間の間セルモータ３によるクランキングを行う。このクランキングを行うことで、エアヒータ４の熱量を用いてエンジンの各部温度を上昇させる。その後、エアヒータ４及びセルモータ３を一旦停止し、エアヒータ４の温度を下げ、再度エアヒータ４を作動し、その後、さらに燃料無噴射でクランキングし、吸気温度を上昇させてから、燃焼室１内に燃料を噴射するように制御する。
【００５４】
すなわち、エンジンスタータ作動時にエアヒータ４を作動し、エンジンスタータ作動時より第一設定時間ｔ１経過後にセルモータ３を作動し、このセルモータ３の作動時より第二設定時間ｔ２経過後にセルモータ３及びエアヒータ４を停止し、このセルモータ３及びエアヒータ４の停止時より第三設定時間ｔ３経過後にエアヒータ４を作動し、このエアヒータ４の作動時より第四設定時間ｔ４経過後にセルモータ３を作動し、このセルモータ３の作動時より第五設定時間ｔ５経過後に燃料を噴射するように制御する。
【００５５】
実施例に係るエンジン始動制御について図６及び図７を用いて説明する。図６はエンジン始動時のタイムチャートであり、図７はエンジン始動時の各部温度を示すグラフである。図７において、グラフ（ニ）はエアヒータ４（のエレメント）の温度の時間変化を、グラフ（ホ）は吸気温度の時間変化を、グラフ（ヘ）はエンジン回転数の時間変化をそれぞれ表す。
【００５６】
ユーザによるスイッチ操作やＥＣＵ６自体によりＥＣＵ６が起動すると、低温時では、まず、エアヒータ４が作動（ＯＮ）する（時間ｔ＝０）。ここで、第一設定時間ｔ１の間予熱が行われる（予熱１）。これにより、時間の経過とともにエアヒータ４の温度は上昇し、その限界温度Ｔｍ（またはその付近の温度）に達する。つまり、予熱１の時間である第一設定時間ｔ１は、エアヒータ４が限界温度Ｔｍに達する通電時間に相当する。そして、第一設定時間ｔ１の間予熱１を行った後、セルモータ３を作動（ＯＮ）させクランキングを開始する。ここでのクランキングは、第二設定時間ｔ２の間、燃料無噴射で行われる。
【００５７】
クランキングが開始されると、クランク軸の回転にともなってピストン９が往復動を開始し、燃焼室１への吸気及び燃焼室１からの排気が行われる。この燃料無噴射のクランキングが開始されると、吸気経路におけるエアヒータ４と吸気との熱交換により、時間の経過とともにエアヒータ４の温度は下降して吸気温度は上昇する（グラフ（ニ）及び（ホ）参照）。つまり、ここで第二設定時間の間、燃料無噴射のクランキングを行うことにより、上限温度（近傍）まで達しているエアヒータ４の温度を下げることができるとともに、吸気ポート１１やシリンダ７内の温度を有効に上げることができる。従って、第二設定時間は、吸気温度を有効に上昇することができるとともに、エアヒータ４の温度が下がり過ぎないように設定される。
【００５８】
そして、第二設定時間ｔ２の間、燃料無噴射のクランキングが行われた後、エアヒータ４への通電が停止される。ここでエアヒータ４は、第三設定時間ｔ３の間停止される。つまり、第二設定時間ｔ２の間無噴射状態のクランキングが行われた後、第三設定時間ｔ３の間セルモータ３及びエアヒータ４を一旦無通電とする。これにより、ＥＣＵ６やリレーやその他の電気回路の保護、及びエアヒータ４の自然冷却（吸気ポート内の吸気温度上昇）を図る。従って、第三設定時間ｔ３は、燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間ｔ２に対応して変化させることが有効である。このセルモータ３及びエアヒータ４が停止している間、エアヒータ４の温度及び吸気温度は、時間の経過とともに緩やかに下降する（グラフ（ニ）及びグラフ（ホ）参照）。ただし、このセルモータ３及びエアヒータ４を停止する第三設定時間ｔ３は０であってもよい。
【００５９】
第三設定時間ｔ３の間セルモータ３及びエアヒータ４が停止した後は、エアヒータ４が再び作動し、第四設定時間ｔ４の間再度予熱が行われる（予熱２）。これにより、時間の経過とともにエアヒータ４の温度は上昇し、再びその限界温度Ｔｍ（またはその付近の温度）に達する。予熱２が開始されると、エアヒータ４の温度が上昇し始める一方、吸気温度は緩やかな下降を継続する（グラフ（ニ）及びグラフ（ホ）参照）。予熱２の時間である第四設定時間ｔ４は、前述した燃料無噴射のクランキングが行われる第二設定時間ｔ２と、セルモータ３及びエアヒータ４の停止時間である第三設定時間ｔ３とに依存することとなる。
【００６０】
第四設定時間ｔ４の間予熱２を行った後、セルモータ３を作動させクランキングを再び開始する。ここで、極低温時の場合、クランキングの開始と同時には、燃料噴射装置２による燃焼室１への燃料の噴射は行わないこととする。この燃料無噴射のクランキングが開始されると、吸気経路におけるエアヒータ４と吸気との熱交換により、時間の経過とともにエアヒータ４の温度は下降して吸気温度は上昇する（グラフ（ニ）及び（ホ）参照）。
【００６１】
そして、二度目のクランキング開始から第五設定時間ｔ５経過後、燃焼室１内への燃料噴射を開始し（ＯＮとし）、燃料噴射装置２による燃料噴射を行う。つまり、極低温時においては、二度目のクランキング開始から第五設定時間ｔ５の間は、燃焼室１内に燃料を噴射しない状態でクランキングを行い、前述のような吸・排気のみが行われる。ここで、第五設定時間ｔ５は、吸気温度の上昇時間に即して変更されることが好ましい。すなわち、二度目のクランキング開始後、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度が所定温度に達するまでは燃焼室１内へ燃料を噴射しないようにすることで、吸気の温度状況に即して的確な時期に燃料噴射を開始することが可能となり、良好な始動性を得ることができるとともにエミッションの低減を図ることができる。
【００６２】
燃焼室１内への燃料噴射が開始されると、クランキングが開始されてから上昇していた吸気温度が、ピストン９による圧縮によって燃焼可能な温度まで上昇した時点で、燃焼室１内の空気温度が上昇して燃料に着火して燃焼し、クランキング状態のエンジンの回転が立ち上がり、エンジンが始動する（グラフ（ホ）及び（ヘ）参照）。
【００６３】
エンジンの回転が立ち上がると、セルモータ３は停止（ＯＦＦ）され、このセルモータ３の停止時から第六設定時間ｔ６経過後にエアヒータ４が停止（ＯＦＦ）される。つまり、エンジン始動後に第六設定時間ｔ６の間エアヒータ４によるアフターヒートが行われた後、エアヒータ４が停止される。このアフターヒートによりエミッション防止が図られる。エアヒータ４が停止した後は、エアヒータ４の温度が低下するとともに吸気温度も低下する（グラフ（ニ）及び（ホ）参照）。なお、エンジンが作動している状態では燃料噴射装置２からの燃焼室１内への燃料噴射は継続される。
【００６４】
このように、本実施例のエンジン始動制御においては、エアヒータ４による予熱１の後に燃料無噴射のクランキングを行い、一旦セルモータ３及びエアヒータ４を停止した後、再び予熱２、クランキングを行い、その後燃料噴射を開始するので、上限温度（許容温度）の制約から自ずと限定されるエアヒータ４が連続して吸気に与えることができる熱量を、エアヒータ４の許容温度を超えることなく大幅に増やすことができる。これにより、バッテリを有効利用することができ、バッテリの寿命を向上することができる。また、エアヒータによる予熱や燃料無噴射のクランキングにより吸気温度が十分に高まった状態で燃焼室内への燃料噴射が開始されるので、始動限界温度（最低温度）を改善でき（極低温時でも始動が可能となり）、極低温時におけるエンジン始動性を向上することができる。また、燃焼しない未燃燃料を少なくすることができることから、エミッションの低減を図ることができる。さらに、燃焼室１内へ燃料噴射開始するまでの時間を、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度に基づいて変更することにより、さらに良好な始動性が得られエミッションの低減を図ることができる。
【００６５】
実施例における一連のエンジン始動制御について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。なお、構成例と重複する部分については説明を省略する。まず、ユーザによるスイッチ操作などのエンジンの起動操作が行われると、ＥＣＵ６は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔを検知する（Ｓ１００）。
【００６６】
次に、ＥＣＵ６は、検知したエンジン温度Ｔに基づき、低温であるか否かの判断を行う（Ｓ１０１）。ここで、ＥＣＵ６が低温でないと判断した場合には、ＥＣＵ６は、セルモータ３への通電を行い、セルモータ３を作動する（Ｓ１０６）。一方、ＥＣＵ６が低温であると判断した場合には、ＥＣＵ６は、予熱１、無噴射クランキング、セルモータ３及びエアヒータ４の停止及び予熱２（Ｓ１０２〜１０５）を行った後、ステップＳ１０６へ移行する。
【００６７】
すなわち、ＥＣＵ６は、ステップＳ１０１で低温であると判断した場合には、エアヒータ４を作動し、第一設定時間ｔ１の間、エアヒータ４へ通電し予熱１を行う（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ６は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔに応じて、第一設定時間ｔ１を変更する。すなわち、第一設定時間ｔ１は、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ１（Ｔ）に基づいて決定される（例えば、約２０秒）。具体的に関数ｆ１（Ｔ）は、例えば、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔの温度範囲を、常温〜−１０℃、−１０〜−２０℃、−２０〜−３０℃等のように、複数の温度範囲に区分し、各温度範囲に対応する第一設定時間ｔ１を定めるように設定される。これにより、ＥＣＵ６によってエンジン温度Ｔの温度範囲に応じて段階的に第一設定時間ｔ１が変更されるように制御する。
【００６８】
ＥＣＵ６は、第一設定時間ｔ１の予熱１を行った後、セルモータ３を作動してクランキングを開始し、第二設定時間ｔ２の間、セルモータ３へ通電して燃料無噴射のクランキングを行う（Ｓ１０３）。第二設定時間ｔ２は、第一設定時間ｔ１と同様にして、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ２（Ｔ）に基づいて決定される（例えば、６〜１０秒）。
【００６９】
ＥＣＵ６は、第二設定時間ｔ２のクランキングの後、セルモータ３の停止とともに第三設定時間ｔ３の間、エアヒータ４を停止（ＯＦＦ）する（Ｓ１０４）。第三設定時間ｔ３も、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ３（Ｔ）に基づいて決定される（例えば、約１２秒）。ＥＣＵ６は、第三設定時間ｔ３の間、セルモータ３及びエアヒータ４を停止した後、再びエアヒータ４を作動し、第四設定時間ｔ４の間、エアヒータ４へ通電し予熱２を行う（Ｓ１０５）。第四設定時間ｔ４も、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ４（Ｔ）に基づいて決定される（例えば、５〜７秒）。
【００７０】
ステップＳ１０６におけるセルモータ３の作動後、ＥＣＵ６は、極低温であるか否かの判断を行う（Ｓ１０７）。ここでの判断は、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔに基づいて行われる。例えば、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔの比較対象として、極低温状態の基準温度（例えば、−１０℃）をＥＣＵ６に予め設定して記憶させておき、ＥＣＵ６が、温度センサ２０により検出されるエンジン温度Ｔが前記極低温状態の基準温度よりも低いと判断した場合に、極低温であると判断するようにする。
【００７１】
前記ステップＳ１０７において、ＥＣＵ６が極低温でないと判断した場合には、燃料噴射装置２により燃焼室１内への燃料噴射が開始される（Ｓ１０９）。一方、ステップＳ１０７において、ＥＣＵ６が極低温であると判断した場合には、ＥＣＵ６は、ステップＳ１０９における燃料噴射開始まで、第五設定時間ｔ５の間、燃焼室１内への燃料噴射を行わないように燃料噴射装置２を制御し待機する（Ｓ１０８）。第五設定時間ｔ５も、エンジン温度Ｔを変数とする関数ｆ５（Ｔ）に基づいて決定される。
【００７２】
ステップＳ１０９における燃焼室１内への燃料噴射開始の後は、前述したように、クランキングが開始されてから上昇していた吸気温度が、ピストン９による圧縮によって燃焼可能な温度まで上昇した時点で、燃焼室１内の燃料と空気の混合気が着火して燃焼し、クランキング状態のエンジンの回転が立ち上がり、エンジンが始動してエンジンの起動が完了する（Ｓ１１０）。
【００７３】
そして、エンジン起動完了後は、ＥＣＵ６は、第六設定時間ｔ６の間エアヒータ４への通電を継続してアフターヒートを行う（Ｓ１１１）。つまり、ＥＣＵ６は、エンジン起動完了後、第六設定時間ｔ６経過後にエアヒータ４を停止する。
【００７４】
この制御においては、ユーザによる始動スイッチの初期操作のみにより、エンジンが始動するまでの一連の始動制御が自動シーケンスの実行により行われるので、極低温時においても、簡単な操作により良好なエンジン始動を行うことができる。これにより、ユーザストレスを低減することができる。なお、以上説明した始動制御における、各設定時間ｔ１〜ｔ６は、ＥＣＵ６に予め固定の時間として設定したり、バッテリ電圧に基づいてＥＣＵ６にてマップ上から計算して変更したりしてもよい。また、第五設定時間ｔ５については、前述したように、吸気温度センサ２１により検出される吸気温度に基づいて変更することにより、吸気の温度状況に即して的確な時期に燃料噴射を開始することが可能となり、良好な始動性を得ることができるとともにエミッションの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るエンジン始動装置の概略構成を示す図。
【図２】エンジン始動制御の構成例におけるエンジン始動時のタイムチャート。
【図３】同じくエンジン始動時の各部温度を示すグラフ。
【図４】同じく手動スタートの制御を示すフローチャート。
【図５】同じく自動スタートの制御を示すフローチャート
【図６】エンジン始動制御の実施例におけるエンジン始動時のタイムチャート。
【図７】同じくエンジン始動時の各部温度を示すグラフ。
【図８】同じくエンジン始動時の制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７６】
１    燃焼室
２    燃料噴射装置
３    セルモータ
４    エアヒータ
５    タイマ
６    ＥＣＵ
１８  水温センサ
１９  油温センサ
２１  吸気温度センサ
ｓ１  設定時間
ｔ１  第一設定時間
ｔ２  第二設定時間
ｔ３  第三設定時間
ｔ４  第四設定時間
ｔ５  第五設定時間
【図１】
0004535444.tif 000002
【図２】
0004535444.tif 000003
【図３】
0004535444.tif 000004
【図４】
0004535444.tif 000005
【図５】
0004535444.tif 000006
【図６】
0004535444.tif 000007
【図７】
0004535444.tif 000008
【図８】
0004535444.tif 000009